Kleine linke Klimaserie (XIII): Wahre wissenschaftliche Klimafakten … zweier Akademien der Wissenschaften

»Die Kraft der Autorität des Arguments
ist größer als die Kraft der Autorität der Macht.«

Ali ibn Abi Talib (um 650)

Dieser Artikel ist Teil XIII der Kleinen linken Klimaserie in der MagMa.

Die letzte Folge erweckte den Eindruck, eine Kernaussage der einen Seite der Klimadebatte stünde nicht auf ehernen naturwissenschaftlichen Pfeilern, sondern auf wirtschaftsstatistisch‐ informationstheoretischem Wackelpudding: die Aussage, dass steigende menschengemachte CO2-Emissionen eine merkliche Steigerung der globalen mittleren Oberflächentemperatur ¹ bewirken.

Entstand dieser Eindruck bloß durch Rosinenpickerei kurioser Ausnahmestudien?

Um das herauszufinden, schaute ich mir drei für Laien gedachte Erklärungen zum Klimawandel an.

Welche Hinweise auf empirisch nachgewiesene Ursache/​Wirkungsbeziehungen zwischen atmosphärischem CO2-Gehalt und globaler mittlerer Oberflächentemperatur werden darin gegeben? Finden sich insbesondere Hinweise auf Kausalzusammenhänge zwischen menschengemachten CO2-Emissionen und globaler mittlerer Oberflächentemperatur?

Diese Fragen sind nicht bloß theoretisch interessant. Ohne ihre zumindestens rudimentäre Klärung können wir nur raten, ob Verminderungen von CO2-Emissionen eine senkende Wirkung auf die globale mittlere Oberflächentemperatur haben.

Die drei Erklärungen, die ich mir anschaute, stammen natürlich aus seriösen Quellen:

1. Akademieantwort
   Auf den Webseiten der britischen Akademie der Wissenschaften (»Royal Society«) gibt es einen für Laien gedachten Text, der die Frage behandelt: »Woher wissen die Wissenschaftler:innen, dass der jüngste Klimawandel weitgehend durch menschliche Aktivitäten verursacht wird?« Der Text entstand 2020 in Kooperation mit der Akademie der Wissenschaften der USA und wurde »von einem britisch/​US‐​amerikanischen Team führender Klimawissenschaftler:innen verfasst und geprüft«, heißt es auf der Eingangsseite.
2. Sechserbroschüre
   Auf den Webseiten des Deutschen Wetterdienstes wird eine Broschüre von 2020 beworben mit dem Titel: »Was wir heute übers Klima wissen: Basisfakten zum Klimawandel, die in der Wissenschaft unumstritten sind«. Der Deutsche Wetterdienst schreibt über diese Broschüre: »Sechs Organisationen aus der Klimaforschung und der wissenschaftsbasierten Klimakommunikation – Deutsches Klima‐​Konsortium, Deutsche Meteorologische Gesellschaft, Deutscher Wetterdienst, Extremwetterkongress Hamburg, Helmholtz‐​Klima‐​Initiative, klimafakten​.de – haben die wichtigsten wissenschaftlichen Erkenntnisse zum Klimawandel zusammengefasst.«
3. S4F‐​Fakten
   Auf den Webseiten von Fridays for Future wird bezüglich wissenschaftlicher Fragen auf die Scientists for Future (S4F) verwiesen. Das ist laut S4F‐​Selbstdarstellung ein »überinstitutioneller, überparteilicher und interdisziplinärer Zusammenschluss von Wissenschaftler:innen«, der sich dafür engagiert, »dass wissenschaftliche Erkenntnisse angemessen in die politischen Debatten einfließen und bei der Gestaltung einer nachhaltigen Zukunft Berücksichtigung finden.« Eine 2020 erstellte Webseite mit dem Titel »Fakten aus der Wissenschaft« legt »Fakten zum Klimawandel und zur Transformation in eine emissionsfreie Lebensweise« dar.

Akademieantwort

Die Frage, deren laiengeeignete Beantwortung 2020 ein »britisch/​US‐​amerikanischen Team führender Klimawissenschaftler:innen« anging, lautet: »Woher wissen die Wissenschaftler:innen, dass der jüngste Klimawandel weitgehend durch menschliche Aktivitäten verursacht wird?«

In unautorisierter Übersetzung wird darauf folgende Antwort gegeben (fette Nummern sind von mir, zur späteren Bezugnahme):

»[1] Seit Mitte des 18. Jahrhunderts wissen Wissenschaftler:innen, dass CO2 eines der wichtigsten Treibhausgase ist, das für die Energiebilanz der Erde von Bedeutung ist. [2] Direkte Messungen von CO2 in der Atmosphäre und in der im Eis eingeschlossenen Luft zeigen, dass das atmosphärische CO2 von 1800 bis 2019 um mehr als 40 % gestiegen ist. […] [3] Der beobachtete Anstieg der globalen Oberflächentemperatur seit 1900 stimmt mit detaillierten Berechnungen der Auswirkungen des beobachteten Anstiegs der atmosphärischen Treibhausgase (und anderer vom Menschen verursachter Veränderungen) auf die Energiebilanz der Erde überein.[4] Unterschiedliche Einflüsse auf das Klima haben unterschiedliche Signaturen in den Klimaaufzeichnungen. Diese einzigartigen Fingerabdrücke sind leichter zu erkennen, wenn man hinter eine einzelne Zahl (wie die Durchschnittstemperatur der Erdoberfläche) schaut und stattdessen die geografischen und saisonalen Muster des Klimawandels betrachtet. Die beobachteten Muster der Oberflächenerwärmung, der Temperaturveränderungen in der Atmosphäre, des Anstiegs des Wärmeinhalts der Ozeane, des Anstiegs der Luftfeuchtigkeit, des Anstiegs des Meeresspiegels und des verstärkten Schmelzens von Land‐ und Meereis entsprechen ebenfalls den Mustern, die Wissenschaftler:innen als Folge menschlicher Aktivitäten erwarten […]

[5] Die erwarteten Klimaveränderungen beruhen auf unseren Kenntnissen darüber, wie Treibhausgase die Wärme einfangen. [6] Sowohl dieses grundlegende Verständnis der Physik der Treibhausgase als auch auf Mustern basierende Fingerabdruckstudien zeigen, dass natürliche Ursachen allein nicht ausreichen, um die in letzter Zeit beobachteten Klimaveränderungen zu erklären. […] Mit Hilfe von Klimamodellen wurde simuliert, wie sich die globalen Temperaturen entwickelt hätten, wenn nur natürliche Faktoren das Klimasystem beeinflusst hätten. Diese Simulationen ergaben eine geringe Erwärmung der Erdoberfläche oder sogar eine leichte Abkühlung während des 20. und bis ins 21. Jahrhundert hinein. Nur wenn die Modelle menschliche Einflüsse auf die Zusammensetzung der Atmosphäre einbeziehen, stimmen die resultierenden Temperaturänderungen mit den beobachteten Veränderungen überein.« ²

Dies sind die wesentlichen Punkte der Akademieantwort auf die Frage, woher Wissenschaftlerinnen wissen, dass »der jüngste Klimawandel weitgehend« menschengemacht ist. (Zur Kontrolle, dass ich nichts Wesentliches weggelassen habe, muss ich auf den englischen Text verweisen.)

Was beinhalten sie? Beinhalten sie etwas anderes, vielleicht etwas »Physikalerisches«, als die Studienzitate der vorigen Folge?

Gesichertes Wissen

In Segment [1] heißt es, Wissenschaftlerinnen wüssten schon lange, dass CO2 für die Energiebilanz der Erde wichtig ist. Hinweise auf alte Erkenntnisse werden von der einen Seite der Klimadebatte häufig vorgebracht. Sie fördern den Glauben, es würde um gesichertes, lange bekanntes Wissen gehen, das nicht ernsthaft anzuzweifeln ist und im Wesentlichen nur ergänzt zu werden braucht. Wer sich diesen Glauben zu eigen macht, kommt kaum umhin, Einwände der anderen Seite der Klimadebatte als einfältig oder böswillig abzutun, ohne zu bemerken, auf einen billigen Propagandatrick hereingefallen zu sein.

Was ist hinsichtlich der Wirkung von CO2 auf das Klima lange bekannt?

Seit 2.500 Jahren bekannt, ist, dass Materie aus Atomen besteht. Das hatte schon der alte Grieche Demokrit gewusst, muss also stimmen!

Seit dem Jahr 1850 bekannt sind die schrecklichen Navier‐​Stokes‐​Gleichungen, die sich bisher bei allen Anwendungen als zuverlässig erwiesen:

Die Gleichungen beschreiben das Strömungsverhalten (nicht nur) der Luft und der Ozeane und dienen unter anderem dazu, Wärmetransporte in diesen Medien zu berechnen. Leider passen die Gleichungen nur näherungsweise in Computer, weil Computer technisch bedingt kontinuierliche Angelegenheiten wie Strömungen in separate Angelegenheiten unterteilen müssen – so ähnlich wie Computer aus einem kontinuierlichen Pinselstrich auf einem Gemälde beim Einscannen viele kleine Bildpixel machen. Wohl aus anderen Gründen passten die Gleichungen bisher auch nicht in einen Menschenkopf. Daher ist ein Preis von 1 Million US‐​Dollar ausgesetzt für den mathematischen Beweis, dass es – ganz doll vereinfacht ausgedrückt – keine Ausgangsbedingungen gibt, unter denen die Navier‐​Stokes‐​Gleichungen zur Unterbrechung der Strömung führen, oder alternativ für ein einziges Beispiel von Ausgangsbedingungen, unter denen sie das tun. Also, liebe MagMa‐​Lesende: Ranhalten, solange der US‐​Dollar noch was wert ist!

Seit dem 19. Jahrhundert bekannt sind die praktisch bewährten Gesetze der kinetischen Gastheorie und der Wärmelehre. Nach ihnen bewirken höhere CO2-Konzentrationen in der Luft keine höheren Temperaturen, sondern trägere Temperatur‐​Reaktionen auf Energiezufuhren und ‑verluste, die nur bei irreal hohen CO2-Konzentrationen messbar sind.³ Aus der praktischen Bewährtheit dieser Gesetze lässt sich folgern: Um mit höheren atmosphärischen CO2-Konzentrationen höhere Temperaturen – wenn überhaupt – hinbekommen zu können, müssen spezielle Bedingungen der Atmosphäre hinzukommen. Einfach nur ein Gas zu sein, genügt dafür nicht.

Seit dem 19. Jahrhundert bekannt sind die von John Tyndall 1861 vorgestellten experimentellen Ergebnisse über das »Auffangen der terrestrischen Strahlen« durch Wasserdampf und CO2 in der Atmosphäre. Tyndall zog damals folgenden Schluss:

»Wenn nun, wie die obigen Versuche zeigen, der Haupteinfluss durch den Wasserdampf ausgeübt wird, so muss jede Veränderung dieses Bestandteils eine Veränderung des Klimas bewirken. Ähnliches gilt für die durch die Luft verbreitete Kohlensäure [CO2]«.⁴

Ein häufig genannter früher Vertreter der These, menschengemachte Treibhausgas‐​Emissionen würden weltweit die atmosphärischen Temperaturen erhöhen, war Svante August Arrhenius.

Zwar benutzte Arrhenius ein ungeeignetes Atmosphärenmodell mit unbrauchbaren Beobachtungsdaten, doch kam deren kombinierte Fehlerhaftigkeit dem globalen Temperatureffekt von CO2 nahe, der heute behauptet wird. Das entscheidende Verdienst von Arrhenius lag laut Bescheidwissenden nicht in seinen Rechenergebnissen, sondern in seinen Herangehensweisen. Mit Schreiber und Papier entwarf Arrhenius den Prototyp heutiger Klimamodelle.

Seine Aussagen über den Temperatureffekt von CO2 empirisch nachweisen konnte Arrhenius nicht, auch kam er beim damaligen wissenschaftlichen Establishment schlecht an, aber 1908 schien er sich keine Sorgen zu machen:

»Durch Einwirkung des erhöhten Kohlensäuregehaltes [CO2] der Luft hoffen wir uns allmählich Zeiten mit gleichmäßigeren und besseren klimatischen Verhältnissen zu nähern, besonders in den kälteren Teilen der Erde; Zeiten, da die Erde um das Vielfache erhöhte Ernten zu tragen vermag zum Nutzen des rasch anwachsenden Menschengeschlechtes.« ⁵

Arrhenius wusste noch nicht, dass Menschen dermaßen viel Treibhausgas‐​Emissionen verursachen würden wie sie es dann taten. Seit vorindustrieller Zeit ist die atmosphärische CO2-Konzentration mit einem Anstieg um 0,014 % geradezu explodiert! ⁶

Ohne den experimentellen Nachweis, dass bestimmte Moleküle Energie bestimmter Frequenzen absorbieren, wäre alles ganz einfach. »Klimaschutz« wäre lediglich unwissenschaftliche Interessenspolitik, wie es viele auf der einen Seite der Klimadebatte gerne hätten.

Das Vorliegen experimenteller Nachweise zur frequenzabhängigen Energieabsorption durch Moleküle in Gasen ist der zentrale Grund, weshalb die Klimafrage überhaupt erst kompliziert sein kann. Diese Nachweise sagen aus: Physikalisch besteht die Möglichkeit, dass Erhöhungen atmosphärischer Konzentrationen bestimmter Molekülsorten Temperaturerhöhungen der Atmosphäre bewirken. Die Frage, inwiefern und unter welchen Umständen das passiert und zu Klimaveränderungen führt, d.h. zu merklichen gleichgerichteten Veränderungen von Durchschnittstemperaturen an zahlreichen Stellen der unteren Atmosphäre über Jahrzehnte, ist damit noch nicht geklärt. Sie scheint geklärt, wenn man sich atmosphärische Prozesse so einfach vorstellt wie Tyndall und Arrhenius.

Wie kompliziert das Klima ist, sei mit einem Zitat aus einer Studie von 2019 angedeutet. Darin geht es um Ungenauigkeiten, die allein schon in einer idealisierten, wind‐ und wolkenfesten Computerwelt entstehen:

»Wenn die Temperaturänderung sowohl durch Strahlung als auch durch Konvektion [Aufsteigen warmer Luft und Absinken kalter Luft, was in Bodennähe gegenüber Strahlungsprozessen deutlich dominiert] angetrieben wird […], kann die Temperaturänderung nicht mehr durch eine einfache diagnostische Gleichung vorhergesagt werden. Nichtsdestotrotz liefert die Validierung anhand der Benchmark‐​Simulation eine Schätzung der Fehler bei der Temperaturreaktion, die auf die Ungenauigkeit des Strahlungscodes zurückgeführt werden können. Wir stellen fest, dass solche Fehler mehrere 10‑tel Kelvin für die Oberflächentemperatur und mehr als 1 Kelvin für die atmosphärischen Temperaturen erreichen können.« ⁷ – »Kelvin« [K] kann immer, wenn es um Temperaturunterschiede und nicht um absolute Temperaturen geht, mit »°C« gleichgesetzt werden.

Ende der 1960er Jahre kam es in den USA zu einer öffentliche Debatte darüber, ob die Menschheit mit ihren steigenden CO2-Emissionen einen Übergang des Klimas in eine Heißzeit anstoßen könnte, oder ob sie eher mit ihren steigenden Industriedreckpartikel‐​Emissionen (Aerosole) einen Übergang des Klimas in eine Eiszeit anstoßen könnte.⁸ Das Anstoßen grundlegend anderer Klimazustände wird heute unter den Stichworten »Kipppunkt« und »Kippelement« behandelt.

1971 nahmen sich ein leitender Wissenschaftler der NASA, S. Ichtiaque Rasool, und ein Wissenschaftler des Goddard Institute for Space Studies (GISS) der NASA, Stephen H. Schneider, der Sache an. Im Ergebnis hielten Rasool und Schmidt das Hervorrufen einer Eiszeit durch zunehmende menschengemachte Aerosol‐​Emissionen bei unverändert bleibender Technologie für möglich. Bezogen auf CO2 schrieben sie:

»Es hat sich gezeigt, dass selbst ein Anstieg der CO2-Menge um den Faktor 8, der in den nächsten Jahrtausenden höchst unwahrscheinlich ist, zu einem Anstieg der Oberflächentemperatur um weniger als 2 K führen wird. […]

Nach unseren Berechnungen führt eine Verdoppelung des CO2 zu einer Temperaturänderung in der Troposphäre von 0,8 K. Je mehr CO2 jedoch der Atmosphäre zugeführt wird, desto geringer wird der Temperaturanstieg, und der Anstieg flacht schließlich ab. […] Somit kommt es nicht zu einem unkontrollierten Treibhauseffekt, da das 15‐​µm‐​Band des CO2 die Hauptrolle bei der Absorption spielt, ›gesättigt‹ ist und die Zugabe von mehr CO2 die Infrarot‐​Opazität der Atmosphäre nicht wesentlich erhöht.

Wenn jedoch die CO2-Konzentration in der Atmosphäre so hoch wird, dass der Gesamtatmosphärendruck beeinflusst wird (was einen CO2-Anstieg um den Faktor 1000 oder mehr erfordert), dann verbreitern sich die Absorptionsbanden, die Opazität nimmt zu, und die Temperatur kann so schnell ansteigen, dass der Prozess ablaufen könnte.

Dies scheint jedoch für die Erde nur eine entfernte Möglichkeit zu sein, selbst auf einer geologischen Zeitskala, da eine große CO2-Anreicherung in der Atmosphäre durch die Wechselwirkung mit den Ozeanen, der Biosphäre und der Erdkruste stark gebremst wird. […] Auf der kurzen Zeitskala, wenn CO2 in den nächsten 30 Jahren um weitere 10 Prozent zunimmt, kann der Anstieg der globalen Temperatur so gering wie 0,1 K sein.« ⁹

Nach offiziellen Angaben stieg das atmosphärische CO2 zwischen 1971 und 2001 von 326 ppm auf 370 ppm, d.h. um knapp 14 %. Die globale mittlere Oberflächentemperatur stieg in diesem Zeitraum um 0,28 °C.¹⁰

Der Studie von Rasool und Schneider von 1971 liegt unter anderem die Vorstellung zugrunde, die erwärmende Wirkung von CO2 in der unteren Atmosphäre (Troposphäre) nehme mit zunehmenden CO2-Mengen aufgrund eines Sättigungseffekts deutlich ab. Der Hauptteil der Erwärmung, der die Welt belebbar machende Treibhauseffekt, passiert entsprechend dieser Vorstellung – die übrigens schon Tyndall und Arrhenius teilten – bei Konzentrationen unterhalb von ungefähr 300 ppm.

Temperaturwirkung von CO2 in der Troposphäre (Rasool und Schneider 1971)
Blau: es wird angenommen, dass durch die Wärme der Wasserdampf
in der Luft zunimmt (genauer: die relative Luftfeuchtigkeit gleich bleibt) und dies die Wärmewirkung verstärkt.

Die Vorstellung vom Sättigungseffekt bei wachsenden CO2-Konzentrationen wird im wissenschaftlichen Mainstream bis heute als zutreffend befunden. Zum Beispiel taucht sie im neuesten, sechsten, Sachstandsbericht des »Weltklimarats« (IPCC) von 2021/​2023 auf. Argumentiert wird: Den Sättigungseffekt gibt es zwar, doch kann daraus nicht auf eine deutlich sinkende Wärmewirkung steigender CO2-Konzentrationen geschlossen werden, da weitere Effekte wirken.¹¹

Einer der beiden Autoren der Studie von 1971, Stephen H. Schneider, änderte später seine Meinung über die Wärmewirkung von CO2 grundlegend und wurde als Klimamodellierer und ‑schützer prominent.¹²

Man könnte sich vorstellen, dass im Rahmen »des wissenschaftlichen Fortschritts« die hohe Temperaturwirkung von zusätzlichem CO2 in der Atmosphäre erst nach 1971 entdeckt wurde, so dass aufrichtige Wissenschaftlerinnen wie Schneider sich durch neue Fakten eines Besseren belehren ließen. Aber so funktionieren Klimaangelegenheiten nicht.

Vor 1971 wurden in mainstream­wissenschaftlich anerkannten Fachzeitschriften Studienergebnisse veröffentlicht, die den Ergebnissen von Rasool und Schneider 1971 widersprachen: Laut Budyko 1969 steigt bei CO2-Verdoppelung die globale mittlere Oberflächentemperatur um über 4 °C, laut Manabe und Wetherald 1967 um etwa 2,3 °C.

Seither wurden in mainstream­wissenschaftlich anerkannten Fachzeitschriften Studienergebnisse veröffentlicht, die über den oberflächennahen Temperatureffekt von CO2 alles Mögliche zwischen »praktisch nicht vorhanden« bis »katastrophal« herausfanden.¹³

1979 organisierte die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) eine historisch bedeutsame zweiwöchige »Konferenz von Experten zu Klima und Menschheit« in Genf. Wie aus den Konferenzunterlagen hervorgeht, war die Konferenz von Wetterkatastrophen des vorangegangenen Jahrzehnts motiviert: Dürre in der Sahelezone und der Sowjetunion, Kältewellen in Brasilien und den USA … Man machte sich Sorgen »hinsichtlich der Anfälligkeit der Menschheit für Klimaschwankungen bzw. ‑veränderungen« und fand:

»Die Dringlichkeit des Themas Klima wird noch dadurch verstärkt, dass es starke Hinweise darauf gibt, dass das Klima selbst durch die Aktivitäten des Menschen beeinflusst werden kann.« (Vorwort, Seite VII)

Nach der damaligen Tagesschau oder der heutigen Wikipedia (Stand 8.12.2024) zu urteilen, drehte sich die Konferenz hauptsächlich um CO2-Emissionen und globale Erwärmung. Nach den Konferenzunterlagen ging es um die Abhängigkeit der Menschen vom Klima und die vielfältigen Einflüsse der Menschen auf das Klima. Diese Einflüsse wurden vor allem als lokale bis regionale und konkrete aufgefasst: Entwaldungen, Staudämme, durch den Kolonialismus hervorgerufene nicht‐​nachhaltige Landnutzungen in Afrika, Bewässungssysteme, Städtebau, Industrie‑ und Flugzeugabgase usw. Auch die Veränderung der molekularen Zusammensetzung der Atmosphäre spielte eine wichtige Rolle. Man sprach über Ozon abbauende Substanzen und temperaturerhöhendes CO2. Gegenüber der Erwärmungsaussicht stand die Eiszeit‐​Aussicht deutlich im Hintertreffen. Auf der Konferenz vorgebrachte Positionen zu CO2-Emissionen reichten von »muss nicht unbedingt ungünstig sein« (Seite 120) bis »ein weitaus stärkerer Temperaturanstieg von fast katastrophalem Ausmaß … könnte möglich sein« (Seite 316). Die wahrscheinlich dominante Position war:

»[D]ie Menschheit braucht und kann sich einen Zeitraum von 5 bis 10 Jahren für intensive Forschung und Beratung erlauben, um die Unsicherheiten so weit zu verringern, dass entschieden werden kann, ob eine umfassende Änderung der Energiepolitik erforderlich ist.« (Seite 159)

Unabhängig von der Position, die man in der CO2- und Treibhausgas‐​Frage einnahm, wurde der Bedarf nach einer weltweiten Koordination, Förderung, Zusammenfassung und Diskusssion wissenschaftlicher Forschungen gesehen, um dem Umstand gerecht zu werden, dass die Menschheit in eine Phase der technologischen Entwicklung eingetreten war, in der ihre lokalen und regionalen Aktivitäten globale Auswirkungen haben können. Eine wichtige Frage wäre dabei gewesen, wie sich Einflussnahmen politischer und wirtschaftlicher Machtzirkel auf die Wissenschaft reduzieren lassen.

Unter Vermeidung dieser Fragestellung entsprach das 1988 gegründete Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) dem Bedarf nach einer »Globalisierung« klimawissenschaftlicher Klärungsprozesse.

Aus dem ersten Sachstandsbericht des IPCC von 1990/​1992 geht hervor, dass in der etablierten Wissenschaft mindestens bis dahin die Vorstellung, die Absorptionsfähigkeit von CO2 würde (auch bei bereits hohen atmosphärischen Konzentrationen) zu merklichen globalen Temperaturerhöhungen durch menschengemachte Emissionen führen, ungeklärt oder umstritten war:

»Die globale mittlere Oberflächenlufttemperatur ist in den letzten 100 Jahren um 0,3 bis 0,6 °C gestiegen; das Ausmaß dieser Erwärmung stimmt weitgehend mit den Vorhersagen von Klimamodellen überein, liegt aber auch in der gleichen Größenordnung wie die natürliche Klimavariabilität. Der beobachtete Anstieg könnte also größtenteils auf diese natürliche Variabilität zurückzuführen sein; alternativ könnten diese Variabilität und andere menschliche Faktoren eine noch stärkere vom Menschen verursachte Erwärmung durch den Treibhauseffekt kompensiert haben; der eindeutige Nachweis des [von Menschen] verstärkten Treibhauseffekts anhand von Beobachtungen ist erst in einem Jahrzehnt oder später zu erwarten.« (Seite 6)

Noch 2004 lehrte eine Online‐​Schule der US‐​amerikanischen Behörde für Ozeane und Atmosphäre, NOAA:

»Das Verhalten der Atmosphäre ist äußerst komplex. Daher ist auch die Feststellung der Gültigkeit der globalen Erwärmung komplex. Es ist unklar, wie stark sich der Anstieg des Kohlendioxids auswirken wird oder ob wir überhaupt die Auswirkungen eines Anstiegs erkennen können.« ¹⁴

Die Deutsche Meteorologische Gesellschaft (DGM), einstmals die in Deutschland federführende Organisation für allgemeinverständliche Qualitätsinformationen zum Klima, heute durch Expertinnen der »wissenschaftsbasierten Klimakommunikation« ersetzt, lieferte lustige Aussagen aus der Übergangszeit bis zur Durchsetzung der Vorstellung, die Absorptionsfähigkeit von CO2 führe auch bei wachsenden Konzentrationen zu merklichen globalen Temperaturerhöhungen durch menschengemachte Emissionen:

1999: »Es ist unstrittig, daß der anthropogene Treibhauseffekt noch nicht unzweifelhaft nachgewiesen werden konnte.« ¹⁵

2015: »Obwohl die Ursachen des Klimawandels, insbesondere die der sehr unterschiedlichen regionalen Trends kontrovers diskutiert werden, ist ein anthropogener Einfluss immer deutlicher nachweisbar. […] Dass sich das Klima der Erde wandelt und die Menschen gegenwärtig die Hauptverursacher sind, ist wissenschaftlich unstrittig.« ¹⁶

1999 schien auf der DGM ein Druck gelastet zu haben, nicht einfach formulieren zu können: Die These vom anthropogenen Treibhauseffekt ist umstritten. 2015 war dann alles klar: Die menschliche Verursachung des Klimawandels ist zugleich unstrittig und nicht nachgewiesen, da man noch kontrovers diskutiert und dabei ist, sie immer deutlicher nachzuweisen.

Den heutigen Forschungszustand spiegeln zwei Studien von 2023 wider, beide in mainstream­wissenschaftlich anerkannten Fachzeitschriften erschienen:

Laut He et al. 2023 nimmt der oberflächennahe Temperatureffekt von CO2 mit höheren atmosphärischen Konzentrationen nicht ab, wie obige Grafik zeigt, sondern zu. Alles ist viel katastrophaler als man bislang dachte.

Nach Chen et al. 2023 kann zusätzliches CO2 in der oberflächennahen Atmosphäre praktisch keinen Effekt mehr auf die mittleren oberflächennahen Temperaturen haben:

»Der Anstieg [des Strahlungsantriebs nach Verdoppelung der atmosphärischen CO2-Konzentration] in den Polarregionen ist stark hemisphärisch asymmetrisch und in der Antarktis negativ.« – »Die [Transmissivität] in der CO2-Bandmitte wird durch erhöhtes CO2 nicht verändert, da die Absorption bereits gesättigt ist«. – »Die Überlappung von Wasserdampf und CO2 in absorbierenden Frequenzbanden verhindert die Absorption durch zusätzliches CO2«.¹⁷

Zu einem ähnlichen Ergebnis kamen Iacono et al. 2008 mit einem Strahlungstransfermodell. Dazu passende Laborexperimente lieferten Kubicki et al. 2024.

Das aktuelle Wissen zur konkreten kausalen Wirkung von atmosphärischem CO2 auf atmosphärische Temperaturen fassen Chen et al. 2023 wie folgt zusammen:

»Es gibt zwei Denkschulen zur Verursachung des momentanen Strahlungsantriebs [Original: instantaneous forcing]: Sättigung der Absorptionsbänder (Pierrehumbert 2010; Jeevanjee et al. 2021; Romps et al. 2022) und Verschiebung der effektiven Emissionsschicht (Huang und Bani Shahabadi 2014; Dufresne et al. 2020).

Diese beiden Perspektiven deuten darauf hin, dass verschiedene Komponenten der Atmosphäre für den Strahlungsantrieb entscheidend sind: Die Sättigung der Absorptionsbänder konzentriert sich auf die Höhe der Emissionstemperatur, während das Argument der Emissionsschicht den atmosphärischen Temperaturgradienten um die Emissionshöhe herum hervorhebt. Abgesehen von den unterschiedlichen Ansichten über die relevanten Temperaturen resultiert die Emissionstemperatur selbst aus den zugrunde liegenden spektralen Variationen, so dass die quantitative Verbindung zwischen einem atmosphärischen Profil und dem momentanen Strahlungsantrieb eine Herausforderung darstellt.« ¹⁸

Demnach sind wichtige naturwissenschaftliche Grundfragen noch offen.

In der Akademieantwort taucht keine Behauptung auf, der man entnehmen könnte, physikalische Ursache/​Wirkungsbeziehungen zwischen atmosphärischem CO2-Gehalt und globaler mittlerer Oberflächentemperatur seien geklärt oder anhand von Beobachtungsdaten nachgewiesen.

Steigende CO2-Konzentration

Laut Segment [2] der Akademieantwort ist die atmosphärische CO2-Konzentration messbar gestiegen. Durch den Ausdruck »um mehr als 40 %« entsteht – anders als bei der zuvor genannten, sachlich dasselbe sagenden Zahl 0,014 % – der Eindruck, die CO2-Konzentration sei stark gestiegen. Dieser Eindruck entspricht den Aussagen im neuesten, sechsten, Sachstandsbericht des IPCC von 2021/​2023:

»Die derzeitigen atmosphärischen Konzentrationen der drei Treibhausgase [CO2, CH4 und N2O] sind höher als zu jedem anderen Zeitpunkt in den letzten 800.000 Jahren […] (sehr hohes Vertrauen). Die derzeitigen CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre sind […] so hoch wie nie zuvor in den letzten 2 Millionen Jahren (hohes Vertrauen).« (Seite 676)

Die unterstrichenen Ausdrücke zum »Vertrauen« wurden nach Abhaltung internationaler Konferenzen zur Frage der öffentlichen Kommunikation wissenschaftlicher Unsicherheit ¹⁹ beim fünften IPCC‐​Sachstandsbericht von 2013 eingeführt. Laut IPCC‐​Regeln sind sie eine Kombination aus der Einmütigkeit des zuständigen Wissenschaftsteams hinsichtlich des Zutreffens einer Aussage (»Agreement«) und seiner Einschätzung der Nachweisbarkeit der betreffenden Aussage (»Evidence«). Das Vertrauenskriterium wird benutzt, wenn zu wenig Daten vorliegen, um Zutreffenswahrscheinlichkeiten für Aussagen auszurechnen. Es gibt 5 Vertrauensstufen: »sehr niedrig«, »niedrig«, »mittel«, »hoch« und »sehr hoch«. Die Grenzen der Stufen sind verschwommen und vom IPCC als Farbverlauf »festgelegt«:

²⁰

Die Akademieantwort behauptet nicht, die CO2-Konzentration sei in Folge menschengemachter Emissionen – und nicht etwa in Folge nichtmenschlich verursachter Temperaturerhöhungen oder anderer nichtmenschlicher Ursachen – so stark gestiegen. Diese Behauptung fehlt vielleicht nur, weil man die menschliche Verursachung des CO2-Anstiegs als selbstverständliches Wissen voraussetzt.

Das IPCC sagt:

»Es ist eindeutig, dass der Anstieg von CO2, CH4 und N2O in der Atmosphäre während des Industriezeitalters auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen ist (sehr hohes Vertrauen).« (Sechster Sachstandsbericht, Seite 676)

Wäre der Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration nicht menschlich verursacht, dann wäre es für die Klimadebatte egal, ob höhere CO2-Konzentrationen nachweislich merkliche Steigerungen der globalen mittleren Oberflächentemperatur verusachen oder nicht. Menschliche CO2-Emissionen wären in beiden Fällen nicht die Ursache höherer globaler mittlerer Oberflächentemperaturen.

Steigende Temperatur

Segment [3] der Akademieantwort setzt voraus, dass es »globale mittlere Oberflächentemperaturen« im Sinn eines physikalisch beeinflussbaren Phänomens gibt.²¹

Eine globale mittlere Oberflächentemperatur könnte es – mit Physikverbiegung – in dem Sinn geben wie es eine »Weltdurchschnittskörpergröße sämtlicher ausgewachsener Menschen der Erde« im Jahr 1900, im Jahr 1901 … im Jahr 2024 gibt. Zu beobachten (im Original heißt es: »observed«) ist diese Größe nicht, aber sie ist rechnerisch aus Beobachtungsdaten ermittelbar.²² Auch ist sie in Kausalverbindungen einsetzbar. Man kann zum Beispiel sagen: Die bessere Lebensmittelversorgung verursacht einen Anstieg dieser Größe. Misst man allerdings die individellen Körpergrößen der meisten ausgewachsenen Menschen nicht, sondern schätzt sie nur, kommt eine »Weltdurchschnittsgröße sämtlicher ausgewachsener Menschen der Erde« heraus, die sich nicht so genau festnageln lässt.

Um den behaupteten menschengemachten globalen Temperaturanstieg nachweisen zu können, muss als Vorbedingung die globale mittlere Oberflächentemperatur von vor rund 120 Jahren relativ zur heutigen auf den Grad Celsius genau bestimmbar sein, denn das IPCC sagt in seinem sechsten Sachstandsbericht von 2021/​2023:

»Die beste Schätzung menschlich induzierter Erwärmung [seit 1850 – 1900] beträgt 1,07 °C.« (Seite 425)

Einen Eindruck, die heutige globale mittlere Oberflächentemperatur sei im Vergleich zur vorindustriellen Zeit besonders hoch, erweckt die Akademieantwort nicht. Das zuständige IPCC‐​Wissenschaftsteam sagte im sechsten Sachstandsbericht auf elegante Weise, dass es darüber wenig weiß:

»Temperaturen, die so hoch sind wie im jüngsten Jahrzehnt (2011 – 2020), überschreiten den wärmsten hundertjährigen Bereich vor etwa 6.500 Jahren [0,2°C bis 1°C], der für die gegenwärtige Zwischeneiszeit rekonstruiert wurde (mittleres Vertrauen).« ²³

Der unterstrichene Ausdruck »mittleres Vertrauen« (»Medium confidence«) kann nach der IPCC‐​Grafik oben bedeuten:

• Mittlere Einmütigkeit des zuständigen Wissenschaftsteams bei mittlerer Nachweisbarkeit
• Mittlere oder hohe Einmütigkeit des zuständigen Wissenschaftsteams bei beschränkter Nachweisbarkeit
• Geringe Einmütigkeit des zuständigen Wissenschaftsteams bei hoher Nachweisbarkeit.

Ob der Anstieg der globalen Oberflächentemperatur seit 1900 größer ist als die Unsicherheit, mit der dieser Anstieg überhaupt ermittelt werden kann, ist fraglich. Eine Studie von 2021 stellt bezüglich der Ozeane fest, deren gemittelte Oberflächen­wassertemperatur­anomalien (SST – sea surface temperature) zu rund 70 % in die globale Oberflächentemperatur einfließen, weil Ozeane rund 70 % der Erdoberfläche ausmachen:

»Die Rekonstruktion historischer SST‐​Werte zur Untersuchung des Klimawandels stellt eine besondere Herausforderung dar, da die SST‐​Messungen unsicher sind und systematische Abweichungen in der Größenordnung von 0,1 °C bis 1 °C aufweisen – diese systematischen Abweichungen liegen in der Größenordnung des historischen globalen Erwärmungssignals von etwa 1 °C.« ²⁴

Eine Studie von 2022 warnt, dass SSTs in Randmeeren bei höheren Temperaturen (-2 °C bis 10 °C) systematisch um rund 0,9 °C zu hoch eingeschätzt werden könnten. Weshalb nicht auch niedrigere Meerestemperaturen (> 10 °C) von der Fehleinschätzung betroffen sind, weiß man nicht.

Randmeere: im dunkleren Blau ²⁵

Sachlich gesehen würde ein nicht nachweisbarer Anstieg der globalen mittleren Oberflächentemperatur seit Beginn der Industrialisierung bedeuten: ein Kausalzusammenhang zwischen steigender atmosphärischer CO2-Konzentration und steigender globaler mittlerer Oberflächentemperatur ist bisher nicht nachweisbar. Menschengemachte Erhöhungen der atmosphärischen CO2-Konzentration hätten in diesem Fall eine für Nachweise zu kleine oder gar keine steigernde Wirkung auf die globale mittlere Oberflächentemperatur gehabt.

Mehrheiten beider Seiten der Klimadebatte gehen davon aus, dass die globale mittlere Oberflächentemperatur seit Beginn der Industrialisierung bzw. dem Ende der Kleinen Eiszeit deutlich gestiegen ist. Außer auf statistisch ausgerechnete und verbesserte (»homogenisierte«) Daten beziehen sie sich auf unmittelbare Beobachtungen. Zum Beispiel kann man auf der Themse im Winter keine Jahrmarktbuden mehr aufstellen, haben sich Gletscher und Eismassen zurückgebildet und landwirtschaftliche Bedingungen geändert.²⁶

Doch mit einem nur Pi‐​Mal‐​Auge feststellbaren Anstieg der globalen mittleren Oberflächentemperatur kann man wenig anfangen, wenn es darum geht, eine menschliche Verursachung eines mittleren Anstiegs von etwa 1 °C nachzuweisen und natürliche Ursachen auszuschließen.

Jahrmarkt auf der Themse 1683/​1684 ²⁷

Energiebilanz der Erde

Bis hierher hat die Akademieantwort rhetorisch Gewissheit erzeugt und sachlich behauptet: Seit 1900 ist die atmosphärische CO2-Konzentration stark gestiegen und ist die globale mittlere Oberflächentemperatur außergewöhnlich oder nicht außergewöhnlich stark gestiegen. Dies entspricht dem, was beide Seiten der Klimadebatte mehrheitlich vertreten.

Segment [3] sagt zusätzlich: Der »beobachtete« globale Temperaturanstieg stimmt »mit detaillierten Berechnungen der Auswirkungen des beobachteten Anstiegs der atmosphärischen Treibhausgase … auf die Energiebilanz der Erde überein«.

Weshalb werden statistisch ausgerechnete und »homogenisierte« Temperaturänderungsdaten und tatsächlich gemessenes CO2 »beobachtet«, aber die Energiebilanz der Erde nicht?

Die Energiebilanz der Erde kann man sich grob vorstellen als Unterschied zwischen

• der Sonnenenergie, die pro Sekunde durch die Erdatmosphäre mitsamt der Erdkugel drin aufgenommen wird, und
• der Energie, die die Erdatmosphäre mitsamt der Erdkugel drin innerhalb einer Sekunde ans Weltall verliert.

Kommt mehr Energie rein als rausgeht, wird es (irgendwo oder überall in der Atmosphäre) wärmer; geht mehr Energie raus als rein, wird es kälter. Treibhausgase bewegen zwar nicht die Sonne dazu, der Erde mehr Energie zu schicken, aber sie »halten« mehr von der Energie, die die Sonne schickt, im Erdsystem »fest«. Dadurch sollte das Erdsystem, naiv verstanden, während der Erwärmungsphase relativ weniger Energie im langwelligen Bereich abstrahlen, da die Treibhausgase hauptsächlich in diesem Bereich Energie absorbieren. Erst, wenn oder falls ein Zustand erreicht wäre, in dem sich das Erdsystem nicht mehr erwärmt, wäre mit einer ausgewogenen Energiebilanz (rein = raus) zu rechnen.

Die vom Erdsystem abgestrahlte langwellige Energie wird als »OLR« bezeichnet, »outgoing longwave radiation«.

Eine Studie von 2014 nennt die Erwartung einer langfristig verringerten OLR, während der sich die Erde aufwärmt, die »kanonische Sichtweise auf die globale Erwärmung«. Dieselbe Studie zeigt aber auch, dass die »kanonische Sichtweise« nur einer Minderheit der vom IPCC verwendeten Klimamodelle (damals CMIP5) einprogrammiert war. Bei der Mehrheit der Modelle verringerte sich die OLR kurzfristig und trat die Haupterwärmung durch ein erhöhtes Aufkommen kurzwelliger Energie ein, die durch eine Verminderung von Wolken entstehen soll, die wiederum durch zunehmende Treibhausgas‐​Emissionen verursacht sein soll.²⁸ Ginge es nicht bloß um Modelle, wäre das eine Kausalkurve, die wohl die wenigsten klimaschutzpositionierten Laien auf dem Plan haben.

In einer Forschungsübersicht von 2020 heißt es bezüglich des Energieungleichgewichts der Erde:

»Um die Auswirkungen anthropogener Aktivitäten zu bestimmen, muss das Energieungleichgewicht der Erde mit einer Genauigkeit von etwa 0,1 W/​m2 geschätzt werden (z.B. Von Schuckmann et al. 2016). Mit den verfügbaren Beobachtungsmethoden ist die Bestimmung des Energieungleichgewichts der Erde auf dieser Ebene eine Herausforderung. Satellitenbeobachtungen ermöglichen die Bestimmung der monatlichen Anomalien des Energieflusses an der Oberseite der Atmosphäre mit einer Genauigkeit von ±0,17 W/​m2 bei einem 95%-igen Konfidenzintervall, aber der absolute Wert ist aufgrund von Kalibrierungsproblemen auf ±4 W/​m2 unsicher (Loeb et al. 2018).« ²⁹

In einer Studie von 2021 heißt es:

»Wie in Loeb, Doelling, et al. (2018) ausführlich dargelegt, ist die EEI [das Energieungleichgewicht der Erde /​Earth’s Energy Imbalance] ein kleiner Rest (∼0,15 %) von viel größeren Strahlungsflüssen, die in der Größenordnung von 340 W/​m2 liegen. Die ein‐ und ausgehenden Strahlungsflüsse von Satelliten haben derzeit nicht die erforderliche Genauigkeit, um einen solch kleinen Unterschied absolut zu bestimmen.« ³⁰

Laut sechstem IPCC‐​Sachstandsbericht bewirken Menschen durch Treibhausgas‐​Emissionen im laufenden Atmosphärenbetrieb einen Energieunterschied von 0,79 ± 0,27 W/​m².³¹ Seit 1750 bis 2019, so das IPCC, wuchs durch Menschen der Strahlungsantrieb um 2,16 W/​m2 an (Seiten 926 und 69). Die Unsicherheit bei der Bestimmung der Energiemenge, die die Erde ins Weltall abstrahlt, beträgt laut IPCC 3 W/​m2 (Seite 935).

Eine Studie von 2023 fand, dass die OLR zunimmt. Treibhausgase wie CO2 halten zwar mehr Energie zurück, doch dafür fliegt in den Frequenzbereichen, deren Absorptionen von Wasser dominiert werden, vermehrt Energie ins Weltall hinaus:

»Wir stellen fest, dass hyperspektrale Infrarot‐​Satellitenbeobachtungen zwischen 2003 und 2021 eine Abnahme der OLR in den CO2-, CH4- und N2O‑Bändern und eine Zunahme der OLR in den Wasserdampf‐ und Fensterbändern zeigen. Letztere übersteigt die erstere, so dass sich ein positiver Breitband‐​OLR‐​Trend ergibt.« ³²

Das herauszufinden muss ziemlich haarig gewesen sein. Denn nach einer Studie von 2022 beträgt die Ungenauigkeit (Standardabweichung) bei der OLR‐​Bestimmung 8 – 9 W/​m2.³³

Eine Studie von 2020 erklärt:

»technische Beschränkungen haben genaue weltraumgestützte Spektralmessungen des fernen Infrarotbereichs (FIR) von 100 bis 667 cm-1 (Wellenlängen zwischen 100 und 15 µm) unmöglich gemacht. Das FIR‐​Spektrum der Erde ist daher im Wesentlichen ungemessen, obwohl mindestens die Hälfte der OLR aus diesem Spektralbereich stammt.« ³⁴

Besserung steht in Aussicht: Ein Wissenschaftler mit NASA‐​Anbindung teilte 2023 in einem Vortrag mit, für 2026/​2027 sei der Einsatz eines Satelliten‐​Instruments geplant, das den Bereich 100 bis 1600 cm-1 (100 bis 6,25 µm) erfassen kann. Im Übrigen hält der Wissenschaftler zur miesen Datenlage kein Blatt vor den Mund.

Über die besten verfügbaren Satellitendaten zur hereinkommenden Sonnenenergie sagt der sechste IPCC‐​Sachstandsbericht:

»Die Unsicherheiten der globalen monatlichen mittleren abwärts gerichteten Sonnen‐ und Wärmeströme im CERES‐​EBAF‐​Oberflächendatensatz betragen 10 W/​m² bzw. 8 W/​m²«. (Seite 935)

Auch ist nicht so klar, was mit den Photonen der Sonne passiert, nachdem sie in der Erdatmosphäre ankommen. Eine Studie von 2022 fand in der Methode, »die fast immer verwendet wird«, um solche Dinge auszurechnen, Abweichungen bis zu ±40 W/​m2, meistens Abweichungen unterhalb ±20 W/​m2. Die Studie schlägt eine Alternativmethode vor, mit der sich der Fehler auf ±1,5 W/​m2 reduzieren lasse. Trotz dieser guten Aussichten brauchte ich bei folgender Aussage in der Studie viele Biogummibärchen zur Beruhigung:

»Die hier durchgeführte Studie bewertet zum ersten Mal und auf weltweiter Ebene den erwarteten Näherungsfehler der direkten normalen Bestrahlungsstärke, der unmittelbar auf die Wahl des spektralen Integrationsschemas der atmosphärischen Transmissionswerte zurückzuführen ist.« (Hervorhebung von mir) ³⁵

Zusammengefasst lautet die Akademieantwort in Segment [3]: Zwei (teilweise) beobachtete Phänomene stimmen mit Berechnungen überein, deren Korrektheit sich aufgrund zu ungenauer Beobachtungsdaten nicht prüfen lässt, die aber immerhin »detailliert« sind.

Muster und Fingerabdrücke

Segment [4] sagt: Temperaturveränderungen, Meeresspiegelanstiege und anderes mehr erfolgen in beobachtbaren »Mustern«. Diese Muster machen »Fingerabdrücke … leichter« erkennbar und entsprechen den Erwartungen von Wissenschaftlerinnen.

Vor einigen Monaten vergrub ich eine gekeimte ägyptische Kartoffel aus einem Kartoffelbeutel von Lidl im Hinterhof. Jeden Abend ging ich hinaus und sang der Kartoffel »Die Internationale« vor. Ich erwartete, dass in Folge meines Gesangs eine Kartoffelpflanze mit mindestens zwei neuen Kartoffeln entstehen würde. Und tatsächlich! Nach etwa vier Monaten stand an der Stelle eine prächtige Kartoffelpflanze. Ich erntete sogar vier Kartoffeln!!

Segment [4] sagt nicht mehr aus, als dass es wie mir mit meiner Kartoffel der einen Seite der Klimadebatte gelungen ist, eine Theorie zu entwickeln, die mit den verfügbaren Beobachtungsdaten zusammenpasst. (Dass das stimmt, sei angenommen, aber nicht nur die oben erwähnte Kausalkurve bezüglich der OLR und indirekten CO2-Wirkung über Bewölkungsveränderungen könnten manche misstrauisch machen.)

Was bedeutet es, wenn unter beobachteten Mustern etwas zu finden ist, durch das »Fingerabdrücke … leichter zu erkennen« sind?

Was sind Fingerabdrücke überhaupt?

Der sechste IPCC‐​Sachstandsbericht erklärt:

»Das Muster der Klimareaktion in Raum und/​oder Zeit auf einen bestimmten Strahlungsantrieb wird gemeinhin als Fingerabdruck bezeichnet. […] Fingerabdrücke werden verwendet, um das Vorhandensein dieser Reaktion in Beobachtungen zu erkennen, und werden in der Regel anhand von […] Klimamodellsimulationen geschätzt.«

»›Fingerabdruck‹-Studien zielen darauf ab, bestimmte beobachtete Veränderungen – die aufgrund theoretischer Erkenntnisse und Modellergebnisse erwartet werden – zu ermitteln, die nicht allein durch natürliche Faktoren erklärt werden können, und den Anteil dieser Veränderungen, der auf den menschlichen Einfluss zurückzuführen ist, statistisch zu bestimmen.« (Seiten 229 und 182)

Bei Fingerabdruckstudien geht es demnach um Statistiken, Modelle und Schätzungen. Das, was diese Statistiken, Modelle und Schätzungen voraussetzen, bezeichnet der IPCC‐​Sachstandsbericht als »theoretische Erkenntnisse und Modellergebnisse«. Das Wort »Erkenntnisse« ließe sich interpretieren als: da gibt’s nichts weiter zu überprüfen. Aber das Wort »theoretische« weist darauf hin, dass Beobachtungsnachweise fehlen könnten.

Setzt man die Bedeutung von »Fingerabdrücken« in Segment [4] ein, kommt als Aussage heraus: Wissenschaftlerinnen erwarten auf Basis ihrer Vorstellungen Muster, deren Vorhandensein sie anhand von Klimamodellen, die sie auf Basis ihrer Vorstellungen entworfen haben (auf welcher Basis sonst?), einschätzen.

Von den Mustern wird gesagt, sie seien für die jeweiligen unterschiedlichen Einflüsse »einzigartig«. Aufgrund dieser Einzigartigkeit kann man die Muster »Fingerabdrücke« nennen und aus ihrem Vorliegen auf bestimmte Einflüsse, die sie hervorgerufen haben, zurückschließen. Käme dasselbe Muster auch durch andere Einflüsse oder Einflusskombinationen zustande, wäre es kein »Fingerabdruck«. Man weiß demnach, dass etwas ein »Fingerabdruck« ist, weil man sich sein Zustandekommen nicht anders erklärt hat oder erklären kann.

In Segment [5] besagt die Akademieantwort, man erwarte etwas aufgrund von Kenntnissen und nicht aufgrund von Unkenntnissen. Genausogut und richtig könnte man sagen: »Die erwarteten Klimaveränderungen beruhen auf unseren Kenntnissen des kleinen Einmaleins.«

In Segment [5] taucht die Gedankenfigur auf, Treibhausgase würden »Wärme einfangen« (»trap heat«). Das tun sie nicht. Sie absorbieren Energie bestimmter Frequenzen. Erst, wenn sich die absorbierte Energie in der einen oder anderen Weise in Molekülbewegungen durch den Raum verwandelt, kann Wärme entstehen.³⁶ Als Falschbehauptung würde ich die Aussage vom Wärme‐​Einfangen aber nicht bewerten, eher als Vereinfachung mit willkommener emotionaler Wirkung.

Natürliche Ursachen

Segment [6] beinhaltet zweierlei.

Erstens:

Das »grundlegende Verständnis der Physik der Treibhausgase« (»fundamental understanding of the physics of greenhouse gases«) zeigt, »dass natürliche Ursachen allein nicht ausreichen, um die in letzter Zeit beobachteten Klimaveränderungen zu erklären«.

Ein »Verständnis« kann hinsichtlich beobachtbarer Phänomene überhaupt nichts zeigen, außer wieweit es eben zur Beschreibung und Erklärung dieser Phänomene taugt oder nicht. Vielleicht ist gemeint: Die grundlegende Physik der Treibhausgase, soweit bekannt, reicht nicht aus, um die Klimaveränderungen allein aufgrund natürlicher Ursachen zu erklären. Das ist schon deshalb der Fall, weil die grundlegende Physik der Treibhausgase, wie sie schon Tyndall und Arrhenius kannten, fast so wenig wie eine Kenntnis des kleinen Einmaleins ausreicht, um irgendwelche Klimaveränderungen zu erklären. Wie oben angedeutet, ist das Klima zu kompliziert dafür.

Zweitens beinhaltet Segment [6]:

Auf »Mustern basierende Fingerabdruckstudien zeigen, dass natürliche Ursachen allein nicht ausreichen, um die in letzter Zeit beobachteten Klimaveränderungen zu erklären«.

Diese Aussage entspricht der von Segment [4]: Wissenschaftlerinnen erwarten auf Basis ihrer Vorstellungen Muster, deren Vorhandensein sie anhand von Klimamodellen, die sie auf Basis ihrer Vorstellungen entworfen haben, einschätzen; dabei stellen sie fest, dass sie auf Basis ihrer Vorstellungen die Klimaveränderungen nur durch menschliche Einflüsse erklären können.

Zusammenfassung

Insgesamt scheint das britisch/​US‐​amerikanische Wissenschaftsteam bei jedem einzelnen Satz seiner Antwort auf die Frage, woher Wissenschaftlerinnen wissen, dass der jüngste Klimawandel weitgehend durch menschliche Aktivitäten verursacht wird, peinlichst darauf geachtet zu haben, nichts Falsches zu behaupten. Dabei kam neben rhetorischen Gewissheitserweckungen, die nicht böse gemeint sein müssen und manchen im Team vielleicht zur Selbstmanipulation dienen, um schön angepasst und gut bei Kasse bleiben zu können, folgende Sachinformation heraus:

Wissenschaftlerinnen wissen, dass der jüngste Klimawandel weitgehend durch menschliche Aktivitäten verursacht wird, daher, dass es ihnen nicht gelungen ist, eine Theorie zu entwickeln (und in Klimamodelle einzubauen), die mit den verfügbaren Beobachtungsdaten zusammenpasst und die zugleich keine menschengemachten Treibhausgas‐​Emissionen zur Erklärung dieser Daten voraussetzt.

Weshalb ist ihnen das nicht gelungen?

Darauf antwortet die eine Seite der Klimadebatte häufig – soweit sie auf die Idee kommt, die Frage zu stellen: Es ist ihnen nicht gelungen, weil es keine wissenschaftliche Theorie geben kann, die zugleich mit den verfügbaren Beobachtungsdaten zusammenpasst und keine menschengemachten Treibhausgas‐​Emissionen voraussetzt. Über die Wissenschaftlichkeit einer derartigen Aussage mag man sich Gedanken machen. Die andere Seite der Klimadebatte antwortet häufig: Es gelingt nur denjenigen Wissenschaftlerinnen nicht, die es gar nicht erst versuchen. Das Nichtversuchen wird den Wissenschaftlerinnen leicht gemacht, denn mit Ergebnissen, die nicht zur dominanten Klimameinung passende Theorien begründen könnten, macht man sich unbeliebt und finanzierungsresistent.

Mehmet, das Enkelkind meiner Kaffeeklatsch‐​Freundin, half mir, diese Problemstellung auf den Alltag herunterzubrechen.

Neulich klagte Mehmet nämlich über Bauchschmerzen. Er sagte: »Ich weiß, dass meine Bauchschmerzen von diesen Biogummibärchen kommen. Anders kann ich mir die Bauchschmerzen nicht erklären!«

Die Biogummibärchen hatte ich ihm gegeben. Es waren drei.

Zu meiner Verteidigung hätte ich alles Mögliche vorbringen können. Denn es gibt unzählige Ursachen für Bauchschmerzen – solche, die ich kenne, und solche, von denen ich nichts weiß. Ein Glaube, etwas zu wissen, bloß weil man es sich anders nicht erklären kann, ist kein Beleg oder Nachweis dafür, dass er stimmt. Da Mehmet durch den Verzicht auf Biogummibärchen keinen Schaden erleidet und sich sein Glaube, etwas zu wissen, bloß weil er es sich anders nicht erklären kann, dahingehend auswirkt, dass fortan mehr Biogummibärchen für mich übrig bleiben, habe ich geschwiegen.

Nachtrag zu Mustern und Fingerabdrücken

Zwar steht es nicht in der Akademieantwort, doch im sechsten IPCC‐​Sachstandsbericht fand ich etwas Konkreteres zu Mustern:

»[Die] physikalische Theorie sagt voraus, dass der Einfluss des Menschen auf das Klimasystem zu spezifischen Mustern der Veränderung führen sollte, und wir sehen diese Muster sowohl in Beobachtungen als auch in Klimasimulationen. So erwärmen sich beispielsweise die Nächte schneller als die Tage, es entweicht weniger Wärme in den Weltraum, und die untere Atmosphäre (Troposphäre) erwärmt sich, während sich die obere Atmosphäre (Stratosphäre) abgekühlt hat. Diese bestätigten Voraussagen sind allesamt Nachweise für Veränderungen, die in erster Linie auf den Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen und nicht auf natürliche Ursachen zurückzuführen sind.« (Seite 244) ³⁷

Hier wird argumentiert:

1. Erhöhte Treibhausgaskonzentrationen sind die Hauptursache für drei Phänomene, die tatsächlich beobachtet wurden:
   (a) Nächte erwärmen sich schneller als Tage.
   (b) Weniger Wärme entweicht in den Weltraum.
   (c) Die Troposphäre erwärmt sich in Kombination mit einer Abkühlung der Stratosphäre.
2. Die Ursache erhöhter Treibhausgaskonzentrationen sind menschengemachte Emissionen. Also verursachen Menschen die drei Phänomene.
3. Voraussagen, nach denen erhöhte Treibhausgaskonzentrationen die drei Phänomene hauptsächlich verursachen werden, sind eingetroffen. Also ist nachgewiesen, dass erhöhte Treibhausgaskonzentrationen Hauptursache der drei Phänomene sind.

Sind die drei genannten Phänomene endlich Hinweise auf handfeste Ursache/​Wirkungsbeziehungen, nach denen ich gesucht habe?

Etwas stutzig macht mich der dritte Punkt in der Argumentation. Er entspricht dem Kartoffelargument.

Wäre nachgewiesen, dass die drei Phänomene eingetreten sind und hauptsächlich durch erhöhte Treibhausgas­konzentrationen verursacht wurden: Wozu die alberne Behauptung aufstellen, das Eintreffen von Voraussagen (die man inzwischen nicht verworfen hat) würde realweltliche Zusammenhänge nachweisen?

Ach, das ist wohl bloß ein Sprachpatzer! Entscheidend sind die ersten beiden Punkte:

Die Theorie sagt ein Muster voraus, das aus mindestens drei Phänomen besteht. Sie sagt das Muster aufgrund physikalischer (und auch atmosphärenchemischer) Erwägungen voraus. Kann das Muster bzw. seine Komponenten empirisch nachgewiesen werden, so wäre das eine Bestätigung der Theorie.

Wie steht es um die drei genannten Phänomene?

Laut der zuvor zitierten Studie von 2023, die zur Veröffentlichungszeit des Sachstandsberichts noch nicht verfügbar war, ist Phänomen (b) nicht wie angeblich vorausgesagt eingetreten: Trotz steigender globaler mittlerer Oberflächentemperatur entweicht nicht »weniger Wärme in den Weltraum«, sondern mehr. Ersatzweise kann man in Übereinstimmung mit den weiteren zitierten Studien die ins Weltall abgestrahlte Wärme auch für nicht genau genug messbar halten, um Phänomen (b) nachweisen zu können.

Phänomen (a), Nächte erwärmen mehr, heißt in Wissenschaftssprech »diurnale asymmetrische Erwärmung« /​»diurnal asymmetric warming«. Der Unterschied zwischen Höchsttemperaturen am Tag (Tmax) und nächtlichen Tiefsttemperaturen (Tmin) heißt »Tagestemperaturbereich« /​»diurnal temperature range« – DTR. Phänomen (a) bedeutet: die DTR wird kleiner, da es nachts doller wärmer wird als tagsüber. Nach etwas Stöbern im Web fand ich eine Sudie von 2023, in der es heißt:

»In der zweiten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts trat ein bedeutendes Klimaphänomen auf, die ›diurnale asymmetrische Erwärmung‹, bei der die globalen Landoberflächentemperaturen in der Nacht schneller anstiegen als am Tag. […] In dieser Studie werden die Temperaturmuster im Tagesverlauf neu bewertet.

Dabei zeigt sich eine erhebliche Zunahme der Erwärmungsraten der täglichen Höchsttemperaturen (Tmax), während die täglichen Mindesttemperaturen relativ stabil geblieben sind. Diese Verschiebung hat zu einer Umkehrung des täglichen Erwärmungstrends geführt und den Tagestemperaturbereich in den letzten Jahrzehnten vergrößert. Die verstärkte Tmax-Erwärmung wird auf eine weit verbreitete Verringerung der Wolkenbedeckung zurückgeführt, die zu einer erhöhten Sonneneinstrahlung an der Oberfläche führte. […]

Die sich umkehrende asymmetrische Erwärmung wird durch die in den letzten Jahrzehnten regional steigenden DTR‐​Trends in Europa, Zentralasien, Südindien und Australien bestätigt. Global gesehen wurde festgestellt, dass der größte Teil des Rückgangs der DTR […] zwischen 1960 und 1980 stattfand. Nach diesem Zeitraum hat sich die DTR im globalen Durchschnitt von 1979 bis 2012 kaum verändert.

Hier haben wir auf der Grundlage von zwei beobachtungsbasierten Datensätzen und Stationsbeobachtungen herausgefunden, dass die globale DTR in den letzten drei Jahrzehnten von einer Abnahme zu einer Zunahme umgeschwenkt ist.« ³⁸

Sagt eine Theorie ein Muster voraus, bei dem zwei von drei Musterkomponenten nicht eintreten oder überraschend wieder verschwinden: Dürfte man daraus schließen, dass ganz eventuell vielleicht etwas mit der Theorie nicht stimmen könnte? Oder wäre das zu klimawandelleugnerisch?

Trat wenigstens Phänomen (c), die Stratosphärenabkühlung, ein?

Tusch! Diese Sache könnte stimmen!!

Strahlungseffekte auf die Temperatur zu ermitteln, ist in der Stratosphäre deutlich einfacher als in der Troposphäre. Die erwähnte Konvektion, das Aufsteigen warmer Luft und Absinken kalter Luft, spielt hier praktisch keine Rolle. Auch kommen den Ermittlungen keine den Temperatureffekt beeinflussenden Land‐ und Wasserflächen und Gänseblümchen in die Quere.

In der Stratosphäre werden dem CO2 vor allem abkühlende Wirkungen zugesprochen. Beide Wissenschaftlichkeit beanspruchende Seiten der Klimadebatte scheinen mehrheitlich davon auszugehen, dass der Abkühlungseffekt erhöhter stratosphärischer CO2-Konzentrationen nachgewiesen ist. Infragestellungen der grundsätzlichen Größenordnung des Abkühlungseffekts konnte ich nicht finden. Die Debattenlager scheiden sich nur entlang der Nachweise eines Erwärmungseffekts und seiner Größenordnung.

2023 veröffentlichte das Magazin der US‐​amerikanischen Akademie der Wissenschaften einen Forschungsbericht von Santer et al. mit dem Titel: »Außergewöhnlicher Beitrag der Stratosphäre zum menschlichen Fingerabdruck auf atmosphärische Temperaturen« /​»Exceptional stratospheric contribution to human fingerprints on atmospheric temperature«. Zur Bedeutung der Forschungsergebnisse erklärt ein redaktioneller Begleittext:

»Die Unterschiede zwischen den Temperaturtrends in der Troposphäre und der unteren Stratosphäre sind seit langem als ›Fingerabdruck‹ der menschlichen Auswirkungen auf das Klima bekannt. Dieser Fingerabdruck vernachlässigte jedoch Informationen aus der mittleren bis oberen Stratosphäre, 25 bis 50 km über der Erdoberfläche. Die Einbeziehung dieser Informationen verbessert die Nachweisbarkeit des menschlichen Fingerabdrucks um den Faktor fünf.

Die bessere Erkennbarkeit ergibt sich daraus, dass die mittlere bis obere Stratosphäre ein starkes Abkühlungssignal aufgrund des vom Menschen verursachten CO2-Anstiegs, ein geringes Rauschen aufgrund der natürlichen internen Variabilität sowie unterschiedliche Signal‐ und Rauschmuster aufweist. Die Ausweitung des Fingerprinting auf die obere Stratosphäre mit langen Temperaturaufzeichnungen und verbesserten Klimamodellen bedeutet, dass es jetzt praktisch unmöglich ist, satellitengemessene Trends in der thermischen Struktur der Erdatmosphäre durch natürliche Ursachen zu erklären.« ³⁹

Mit »Signal« ist die Temperaturänderung gemeint, die man auf anthropogen erhöhte CO2-Konzentrationen zurückführen kann (wobei in diesem Fall die Wirkungen menschengemachter Ozon‐​zerstörender Substanzen bzw. ihrer Verbote herauszurechnen waren). Mit »Rauschen« sind Temperaturänderungen gemeint, die man nicht auf anthropogen erhöhte CO2-Konzentrationen zurückführen kann. Nicht‐​anthropogen erhöhte CO2-Konzentrationen können insbesondere durch Vulkanausbrüche verursacht sein. Unabhängig von CO2-Konzentrationen kann die Stratosphäre zum Beispiel durch veränderte Spektralzusammensetzungen der Sonnenstrahlen kälter und wärmer werden, wodurch langfristige Zyklen ins Spiel kommen.⁴⁰

Der Forschungsbericht erklärt, grob vereinfacht: Um die Temperaturtrends in der mittleren und oberen Stratosphäre (S25 − 50) zu ermitteln, wurden zunächst Datensätze verschiedener Satelliten‐​Messvorrichtungen zusammengerechnet (MSU – Microwave Sounding Units, AMSU – Advanced Microwave Sounding Units, SSU – Stratospheric Sounding Units) und durch die »Berechnung synthetischer SSU‐​Temperaturen« aufgepeppt. Heraus kam eine »starke Abkühlung von S25 − 50 (1 bis 2 °C im Zeitraum 1986 bis 2022)«. Dann wurde mit Hilfe von Mittelwerten verschiedener Klimamodell‐​Simulationen (CMIP6) ermittelt, wie hoch Temperaturschwankungen gewesen wären, die man nicht auf anthropogen erhöhte CO2-Konzentrationen zurückführen kann. Im Fingerprinting nennt man solche Simulationen »kontrafaktisch«, denn den Modellen werden Werte einprogrammiert, die den Fakten widersprechen – Werte, von denen man meint, sie würden Verhältnissen ohne menschengemachte CO2-Emissionen entsprechen. Heraus kam: Die natürliche Variabilität der Temperaturen von S25 − 50 ist dermaßen niedrig, dass »die Nachweisbarkeit des menschlichen Fingerabdrucks um den Faktor fünf« verbessert werden konnte.

Wenn ein überaus seriöses Wissenschaftsmagazin behauptet, aufgrund eines derartigen Vorgehens sei davon auzugehen, »dass es jetzt praktisch unmöglich ist, satellitengemessene Trends in der thermischen Struktur der Erdatmosphäre durch natürliche Ursachen zu erklären«: Wie hoch stehen dann die Chancen, empirisch nachweisbare Ursache/​Wirkungsbeziehungen zu finden, aufgrund derer davon auszugehen ist, »dass es … praktisch unmöglich ist, satellitengemessene Trends in der thermischen Struktur der Erdatmosphäre durch natürliche Ursachen zu erklären«?

Eine Studie von 2024 kam bezüglich der Temperaturtrends in der mittleren und oberen Stratosphäre zu etwas verhalteneren Veränderungen: »die obere Stratosphäre (35 – 60 km) hat sich zwischen 1979 und 2021 um 0,5 – 1 K pro Jahrzehnt abgekühlt«. Das Jahr 2022 wurde rausgeschmissen, erklären die Wissenschaftlerinnen, weil im Januar 2022 der unterseeische Vulkan Hunga Tonga – Hunga Ha’apai ausbrach und die Stratosphäre mit extrem vielen Wassermolekülen verrauschte (dadurch Abkühlung der Stratosphäre um einige Kelvin für mindestens zwei Jahre⁴¹ ). Auch den »außergewöhnlichen Beitrag der Stratosphäre zum menschlichen Fingerabdruck« (Santer et al., 2023) schätzt die Studie etwas verhaltener ein:

»Die Berücksichtigung der Abkühlung in der mittleren und oberen Stratosphäre und nicht nur der Erwärmung in der Troposphäre erhöht das Vertrauen [Original: confidence], dass die beobachteten atmosphärischen Temperaturen eine direkte Folge menschlicher Aktivitäten und nicht auf natürliche Schwankungen zurückzuführen sind. (Santer et al., 2023).«

»Die starke Abkühlung der Stratosphäre ist ein weiteres Zeichen dafür, dass anthropogene Aktivitäten das Klima verändern, und es ist notwendig, diese Abkühlung korrekt zu modellieren, um die Auswirkungen des Klimawandels auf die gesamte Atmosphäre zu verstehen.« ⁴²

Anstatt nachgewiesene Ursache/​Wirkungsbeziehungen: »Zeichen« für etwas, das auf der Hand liegt: dass Menschen (irgendwie) das Klima verändern, und »Vertrauen«, vielleicht auch »Gewissheit« oder »Zuversicht«, sobald es um etwas konkretere menschliche Wirkungen geht? Mal sehen, was die klimawissenschaftliche Elite Deutschlands in der Sechserbroschüre dazu sagt!

Fußnoten

Bild: A.I. Kitaev, Lektion, 1955 (https://t.me/SocialRealm)